中学综合学科资源库——臭氧

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臭氧是由三个氧原子结合而成的简单分子，它的作用与在大气层中所处的高度密切相关。在地球表面，臭氧扮演着破坏者的角色，因为臭氧具有很强的活性。极易与其他分子反应。在地球表面大量臭氧聚集的地方，生物往往受到危害。地球上90%的臭氧分布在距离地面25km的平流层，在吸收紫外线方面起着举足轻重的作用。平流层中一旦缺少臭氧，对生物有害的紫外线就会毫无遮拦地照射到地面上。

最近20年来，平流层的臭氧一直在减少。南极上空平流层中的臭氧急剧减少，形成了大家熟知的臭氧洞。南极臭氧洞的面积约为9×l0⁶km²。其他地区有关臭氧减少的报道也屡见不鲜。在欧洲、北美洲和澳大利亚上空的臭氧，冬季和春季减少10%，夏季和秋季减少5％。同时，研究人员发现，在北极上空也出现了臭氧洞，并且正在逐年扩大。大气层中的臭氧减少后，更多的紫外线辐射到地球上，会导致一些疾病的发生，破坏地球生态环境。根据联合国的一份调查报告，辐射到北半球的有害紫外线与10年前相比上升了5％。

一般将来自太阳的紫外辐射按照波长的大小分为三个区，波长在315～400nm之间的紫外线称为UV—A区，该区的紫外线是地表生物所必需的，它可以促进人体的固醇类转化成维生素D；波长为200～280 nm的紫外线称为UV－C区，这部分紫外线不会到达地表造成不良影响；波长为280～315 nm的紫外线称为UV－B区。这一波段的紫外辐射是可能到达地表并对人类和生态系统造成最大危害的部分。正常情况下，大气平流层中的臭氧能吸收99%太阳发射的短波长紫外线，保护地球生灵免遭破坏，是地球生态系统的保护屏障。然而平流层中臭氧的减少损坏了这道屏障。

导致平流层中臭氧减少的原因何在？对多年前，大多数科学家都认为，化学工业排放物会破坏大气层中的臭氧这一认识属无稽之谈。然而时至今日，事实已经证明，正是工业生产的化学物质中的氯自由基，造成了臭氧的分解，从而在平流层中形成臭氧洞。经过多年研究，科学家终于发现，这些氯自由基来源于化工产品如气溶胶、泡沫包装材料和冰箱制冷剂中的氟氯烃。早在65年之前，在研制安全无毒的制冷剂时，科学家发现了氟氯烃。氟里昂就是杜邦公司研制的一种氯氟烃，它很快就取代了家用冰箱里的氨制冷液。后来它又成为汽车空调的主要制冷液。70年代初，工业上每年氯氟烃的用量已达1×10⁶t。氯氟烃的化学性质不活泼。科学家发现，当它存在于大气层较低处时，在几十年里都能保持稳定。它不受可见光的影响，不溶于水，也不易氧化。但是，当处在距离地18km的上空时，氟氯烃呈现出一定的化学活性。太阳光中高能量的紫外线直接照射到氟氯烃分子上，使之分裂为氯原子和自由基，随后发生连续反应，结果一个氯原子就能破坏数万个臭氧分子。因此，即使进入平流层的氯氟烃数量极微，也能导致臭氧层的破坏。